羊肚菌分类鉴定方法及人工栽培技术研究进展.pdf

O k 中国食用菌 B O H Q 羊肚菌分类鉴定方法及人工栽培技术研究进展 乔 婷 李峻志 戴 璐 贺晓龙 赵瑞华 高小朋 延安大学生命科学学院 陕西 延安 陕西省微生物研究所 陕西 西安 摘要 目前羊肚菌的研究热点主要集中在野生菌种的人工驯化 子实体形成机理以及栽培技术的探索等方面 为了实现羊肚菌周年化栽培 通过对羊肚菌的分类鉴定方法和人工栽培过程中的关键影响因素 菌种 外源营 养以及栽培模式 的研究进展进行总结 为羊肚菌新品种的驯化和周年化栽培技术的突破提供新思路 关键词 羊肚菌 分类鉴定 菌种 外源营养 中图分类号 S646 9文献标志码 A 文章编号 1003 8310 2022 03 0006 06 The Research Progress on Identification Methods and Artificial Cultivation Techniques of Morchella spp QIAO Ting 1 2 LI Jun zhi 2 DAI Lu 2 H Xiao long 1 HAO Rui hua 1 GAO Xiao peng 1 x X Abstract Morchella w x q Morchella Morchella k x w w w k Key words Morchella x 基金项目 延安市科技计划项目 陕西省教育厅服务地方专项项目 J 陕西省重点研发计划项目 国家重点研发计划项目 作者简介 乔婷 女 在读硕士研究生 主要研究方向为食 药 用真菌 qq 通信作者 高小朋 男 博士 副教授 主要从事食 药 用真菌和代谢工程与合成生物学方面研究 x 收稿日期 羊肚菌 Morchella 是一种珍稀的食药兼 用真菌 隶属于子囊菌门 盘菌纲 盘菌目 羊肚菌科 其风味独特 富含多种活性物质 在世界 范围内具有很高的科学价值和经济价值 据报道 羊肚菌的栽培是近 多年来的研究热点 很早以 前就有过关于食用野生羊肚菌的相关记录 随着其 营养价值逐渐被发现 研究人员开始深入研究羊肚 菌的生态分布特征 系统发育关系 人工栽培技术 以及食 药 用功效等 但是对于羊肚菌分类鉴 定方法和科学的人工栽培技术研究一直都备受争议 因此 通过对目前羊肚菌的分类鉴定方法及人工栽 培技术 主要包括菌种和外源营养两大难题 进行 综述 以期为羊肚菌的优良种质资源开发和人工栽 培技术研究提供科学思路 为产业的良性健康发展 奠定扎实的理论基础 1 羊肚菌分类鉴定方法 1 1形态分类鉴定 早期研究主要是依据宏观和微观形态特征对羊 肚菌属进行分类 宏观特征主要包括菌盖 菌柄 子囊果的形状 大小 颜色 菌盖与菌柄交界处的 特征 脊和凹坑的排列 形态 颜色等 微观方面 主要包括子囊的形状 分布特征 子囊孢子和侧丝 的形状 直径 颜色 刚毛的形态 大小 菌盖上 是否有绒毛 菌柄上是否有颗粒附着物以及其形态 和大小等 此外 羊肚菌不同时期菌丝的形态特征 孢子印颜色 菌核的形态 形成时间以及在培养基 上的分布特征等 都可以辅助进行羊肚菌的形态学 分类 在英国真菌索引数据库 x 中 羊肚菌属记录有 个名称物种 去除同物异 名的情况 全球可能有近 个形态学物种 根据 羊肚菌菌盖颜色 棱纹走向 菌盖凹陷深浅及形 状 菌盖边缘是否明显向外伸展 菌盖近中部与菌 柄是否分离等特征 将羊肚菌分为黑色羊肚菌类 黄 色羊肚菌类及半开羊肚菌类共 个形态分类单元 根据成熟时子囊果的子实层和菌柄变红与否提出了 第四个类群 即变红羊肚菌类群 最新研究证明 使用复水 脱水 临界点干燥制备技术对羊肚菌子 囊孢子进行扫描电子显微镜 成像 可以提 高孢子壁表面的分辨率 从而增加形态学特征的数 量 羊肚菌表型特征往往与地理发生或生态学相 辅相成 特别是与特定乔木或灌木的假定关系 有 时也可以提供形态分类信息 但可用于羊肚菌属 物种形态学分类的特征较少 且同一物种内形态学 特征差异较大 形状 颜色和大小又会随着环境 地理位置的变化发生改变 甚至在不同生长阶段都 存在较大差异 因此造成羊肚菌同物异名和同名异 物的现象频出 1 2 系统发育学分子鉴定 系统发育学分子鉴定是以 序列为特征 通 过测定一个或者几个标准的目的基因 如真菌中的 T 等 序列 来进行物种多样性分析以 构建正确的物种鉴定体系 截止 年 羊肚菌 属的分子系统标记以核糖体 的内部转录间隔区 T 为主 之后 随着 分子生物学技术的发展 多基因联合分析技术形成 可通过多个基因的核苷酸序列构建系统发育树 比 较其拓扑学关系 并以此界定物种 截至目前 该方法一直是羊肚菌分类研究的主要方法 单基因测序 在过去很长一段时间中 T 被用作分析环境样 本中真菌多样性的靶标 T 序列分析技术广泛用于 真菌的分子鉴定和系统发育分析 但基因库 B k 中 T 数据来源广泛 其命名的准确性直接 影响基于 T 序列分析的鉴定结果 此外 有学者 通过研究国际序列数据库 估计了真菌界目前可获 得的所有真菌种内 T 变异性 在数据库内部发现 了巨大的差异 其结果难以将分类单元的分类隶属 关系或营养模式相关联 而对于种内变异 似乎没 有一个统一而严格的上限适用于整个真菌界 例如 典型的 阈值 因此 不应使用简化的方法来实现 基于 T 的物种界定 多基因联合测序 鉴于此 研究人员在 T 序列分析的基础上 通过增加 rpb1 rpb2 和 tef1 多个基因的 序列来界定物种 使分类与鉴定结果更加科学和客 观 研究结果证实 如使用单一的 T 序列鉴定羊 肚菌属物种 仅有约 的系统发育学物种可以被 识别 而利用 基因进行联合分析 T tef1 rpb1 rpb2 则可以鉴定出该属的所有物种 在 此研究基础上 研究人员提出羊肚菌属由黄色羊肚 菌支系 黑色羊肚菌支系 和变红羊肚菌支系 构 成 这一结论较形态学分类更加准确 随着羊肚 菌分类研究的深入 羊肚菌多基因序列模标数据 库 Morchella q T Morchella T 应运而生 这一数据库的建立为研究人员 更加准确地鉴定羊肚菌提供了便利 截止目前 该 数据库包含了分别为 T rpb1 rpb2 和 tef1 等 个片段的 条羊肚菌基因序列 其中羊肚 菌研究专家提供了 条序列 另外 条序列 来源于 B k 且已被证明其准确无误 相关学者 可以通过该数据库获得羊肚菌序列数据 相应的物 种名称及馆藏标本或培养物等信息 同时也可以向 该网站提供有关羊肚菌的可靠的 序列数据 2 人工栽培研究进展 2 1 人工栽培的关键影响因素 目前 影响羊肚菌人工栽培成功与否的因素较 多 主要包括栽培品种的选择 栽培季节的安排 制种技术 播种技术 营养袋技术 环境调控技术 等 但菌种技术和外源营养补料技术仍然是影响我 国羊肚菌产业化快速发展的两项关键因素 菌种 菌种几乎是所有食用菌栽培的关键 菌种的质 量差异直接影响着栽培的成功与否 而羊肚菌是一 种生活史较为复杂的子囊菌 从初期子囊孢子萌发 成菌丝体 菌丝生长后期通过紧密连接交织形成休 眠体结构 菌核 到最终形成子囊果从而又产生分 乔 婷等 羊肚菌分类鉴定方法及人工栽培技术研究进展 生孢子 其机制可能与遗传背景 发育和环境条件 等密切相关 且由于羊肚菌的菌核没有明显的菌核 结构特征 又被称为 假菌核 研究表明 羊肚菌 菌核的形成情况与菌种的活力 纯度 培养条件以 及培养基配方等密切相关 最新研究检测出只有 一种交配型基因存在于羊肚菌菌核中 因此可考虑 将其作为选育菌种的材料 但菌核与羊肚菌子实体 的形成以及产量之间的关系有待进一步研究 此 外 羊肚菌栽培过程中会产生大量的分生孢子 最 新研究成果表明 羊肚菌分生孢子由营养菌丝产生 部分分生孢子包含 个 个核 结合相关研究成果 推测 分生孢子可能通过 种途径参与羊肚菌子实 体的形成过程 极有可能是作为精子细胞提供相反 的交配型基因 也可能萌发成雌雄同体的兼性菌丝 体 或作为生殖繁殖体参与其生殖过程 但羊肚菌 分生孢子的发生与子实体形成以及是否为栽培中必 不可少的阶段仍旧没有定论 由于目前对羊肚菌 复杂的生物学基础研究较少 严重制约了羊肚菌野 生品种驯化以及新品种选育的进度 因此 目前人 工栽培的羊肚菌品种仍然集中在黑色类群中 包括 梯棱羊肚菌 M importuna 六妹羊肚菌 M sexte lata 七妹羊肚菌 M exima 头丝羊肚菌 M ex uberans 欧氏羊肚菌 M owneri 和 在内的 个系统发育种 其中以六妹羊肚菌和梯 棱羊肚菌栽培规模最大 而其他品种的羊肚菌是 否可以进行人工栽培尚不清楚 有待进一步研究 系统科学的羊肚菌菌种质量评价体系对产业的 发展必不可少 但羊肚菌菌丝体的形态特征随着培 养基的变化表现出不稳定性 这无形中提高了菌种 质量评价的难度 因此 我国尚无明确的羊肚菌 菌种质量标准 大部分菇农仅根据菌核数量来判断 羊肚菌菌种质量 最新研究表明 通过对羊肚菌菌 株分类地位 交配型基因 菌株活力综合评估 可 确保菌株在人工栽培过程中表现出优良 稳定的性 状 另一方面 菌种老化是羊肚菌栽培过程中的普 遍现象 研究发现羊肚菌菌种老化与频繁地传代培 养 不当的培养和保存条件 或营养环境不匹配相 关 也有研究表明羊肚菌菌种老化机制与线粒体 活性相关 但对于指导生产来说还是缺乏系统的研 究 目前生产者对于此问题的解决办法是反复从 孢子培养物中重新选择菌种 但依然难以保证菌种 的稳定性 基于此 研究人员只有通过选育多个 性状优良 产量稳定 可人工栽培的品种 同时深 入研究羊肚菌菌种老化以及菌种与子实体形成之间 的内在机制 才能加快羊肚菌人工栽培技术的发展 外源营养 外源营养袋技术的发展 较好地解决了羊肚菌 人工栽培过程中营养补给这一难题 我国研究人员 经过数十年的科研和实践 使该技术日趋成熟 但 在外源营养袋的使用过程中 菇农们对于营养袋的 科学配比 制作技术 放置时间 数量以及撤袋时 间等仍众说纷纭 因此营养袋作用机制的研究尤为 重要 外源营养袋技术是羊肚菌栽培过程中的关键环 节 只有准确地掌握其制作和使用的技术要点 才 能提高出菇的质量和产量 研究发现 外源营养袋 的配比与羊肚菌的出菇周期 产量呈正相关性 如 按照小麦 阔叶树木屑 腐质土 石 膏 石灰 的配比 既有利于缩短梯棱羊肚菌 的出菇周期 也可以提高产量 放置外源营养袋时 采用 一 字形状的划口 有利于降低污染率 提 高产量 研究人员通过检测并分析了 种常见食 用菌栽培原料的化学成分 结合栽培试验验证 探 究了羊肚菌栽培产量背后的营养袋化学成分差异效 应 为现有的营养袋配方提供了理论支撑 另外 通过研究营养袋相关因素对羊肚菌生长的影响 发 现施放营养袋时间与出菇期呈正比 营养袋中麦粒 含量与子实体产量也呈正比 也有研究发现 外 源营养袋的重量变化量和子实体产量成正相关 当 外源营养袋重量减轻 羊肚菌产量才可以达到 正常产量 k 以上 有研究通过使用放射性标记发现 在羊肚菌营 养生长过程中 从营养丰富到营养贫乏环境的改变 可以诱导真菌进入生殖生长周期 在此周期中形成 子囊果 为了研究羊肚菌的营养转运机制 等 用细胞压力探针测定了分割平板培养羊肚菌时 菌丝和菌核中膨压的变化 对于包括羊肚菌在内的 形成菌核的真菌 菌丝的生长 菌核的形成和发育 过程中 存在着菌丝和菌核的变化以及两者之间物 质的转运 影响物质转运的因素包括培养基的水 势梯度和菌丝 菌核的代谢活性及其膨压差 为 了研究羊肚菌的分解及营养运输机制 研究人员对 一株可人工栽培的羊肚菌进行了基因组测序 并鉴 定了营养袋分解装置的编码基因 然后用转录组学 和宏蛋白质组学结合生物化学技术 分析编码后碳 水化合物活性酶 的表达情况 结果表 明 羊肚菌营养菌丝体定植于外源营养袋上 释放 出一系列降解酶 有效分解和代谢多糖 如小麦和 稻壳中的淀粉和纤维素 经此分解机制释放的代谢 产物运输到菌床附近的土壤表层 进而诱发子实体 形成 该发现有助于更详细地描述诱发羊肚菌子实 体形成的分子机制 2 2 栽培模式 大田栽培模式 随着羊肚菌人工栽培技术的日益成熟 我国在 田间和林下栽培羊肚菌的规模迅速扩大 其中大田 栽培主要包括田地的选择与整理 菌种制备 播种 补料技术 保育催菇 出菇管理和采收干制等主要 环节 为了降低生产成本 合理利用林木资源和土 地空间 学者和菇农也尝试通过模拟自然环境林下 栽培羊肚菌 并经研究发现 羊肚菌林下设施栽培 中 在栽培床上方采取 搭建小弓棚 覆盖薄膜 的 方式 比单纯覆盖遮阳网的方式产量更高 设施化栽培模式 由于羊肚菌大田露天栽培易受气候和土壤的强 烈影响 风险较大 如 年气候反常 全国冬季 平均气温集中在 导致多地出菇过早 羊 肚菌的营养生长还未达到生理成熟 同时由于温差 变化较大 发生大面积死菇 给羊肚菌栽培者造成 巨大损失 随着产业大规模发展 为了减少自然 气候条件对羊肚菌栽培造成的影响 近几年越来越 多的从业者开始摸索适宜当地气候条件的设施化栽 培模式 所谓设施化栽培 主要是通过机械设备干 预 采用工程技术手段 创建适宜羊肚菌生长的气 候条件 根据地域差异 目前羊肚菌设施栽培主要 以 南方冷棚 北方暖棚 种模式为代表 南方冷棚 南方地区的冷棚以简易的塑料大棚为代表 用 镀锌钢架为主要材料 棚顶覆盖塑料薄膜 冷棚搭 建成本低 速度快 使用方便 但冷棚栽培羊肚 菌的周期较长 一般需要经过 个月 个月的管 理 才可以出菇 北方暖棚 为了抵御恶劣气候环境的影响 北方暖棚多为 半拱形 呈坐北朝南建设 暖棚羊肚菌栽培一般 从 月上旬开始播种 经过菌丝着床萌发 地表菌 霜形成 菌霜消失 共计需要 次年元旦 前后进行出菇管理 栽培周期相对较短 工厂化栽培 虽然以上 种模式从某种程度上可以保证羊肚 菌人工栽培的成功率 但无法实现羊肚菌的周年化 栽培 因此研究人员在室内工厂化栽培方面不断地 探索 并取得一定成效 美国 早在 年就进行了羊肚菌工 厂化栽培的研究 并于 年获得成功 使整个栽 培周期只需要 这是世界上迄今为止唯一实 现羊肚菌工厂化栽培的典型 而在我国食用菌产业 快速工业化发展的大趋势下 羊肚菌的室内栽培技 术也成为了当下研究的重点 研究表明 目前记录 的羊肚菌大部分属于低温型菌类 在菌丝营养生长 阶段 需控制生产车间温度在 培养基质 含水量为 生殖生长阶段 子实体最适 宜的温度为 空气相对湿度保持在 光照为 x x O 浓度 根据最近报道 中国科学院昆明植物研究所珍稀食 用菌研究团队于 年 月 成功研发出羊肚菌 工厂化栽培成套新技术 初步实现了工厂化栽培羊 肚菌 3 展望 从最初采食野生羊肚菌 到目前实现大面积人 工栽培 羊肚菌产业虽然取得了突破性进展 但仍 然有下述诸多问题 致使其长期处于供给不足的状 态 目前我国仅有梯棱羊肚菌 六妹羊肚菌 个 主栽品种 人工栽培品种的可选择性较少 不能满 足产业发展需求 且这 个主栽品种菌种老化 退 化的现象明显 由于栽培用菌种和外源营养补给的不稳定 性 导致了整个产业发展的不稳定 缺乏系统 标准的人工栽培技术规范等 为了实现产业长足发展 在进行羊肚菌的分类 鉴定时 如果能将形态学分类和多基因联合分析技 术有效结合 将进一步提升羊肚菌属物种鉴定的准 确性 在此基础上 结合最新理论研究成果 加强 育种技术的开发 完善和推广生产用菌种质量评价 体系 深入外源营养供给体系机制研究 必将有力 推进羊肚菌工厂化栽培产业的发展 乔 婷等 羊肚菌分类鉴定方法及人工栽培技术研究进展 参 考文献 Q H J w B w Morchella importuna J 敬华英 羊肚菌种属鉴定及活性成分保健功效研究进展 J 安徽农业科学 刘伟 张亚 何培新 羊肚菌生物学与栽培技术 长春 吉林科学技术出版社 贺新生 张锐杰 李小勇 等 中国羊肚菌属种类及名 称 J 食用菌 k TJ TJ x H k w Morchella J B B J Morchella J B B J Morchella Verpa Disciotis J x W J B B q Morchella esculenta w Morchella conica k J T T k w x w Morchella rufobrunnea w M guatemalesis J B TJ B W w Morchella J H w J XH B w B QH J 武冬梅 新疆野生羊肚菌分子系统学和遗传多样性研 究 北京 中国农业大学 B T B T J B H T k x q J B T JW J J k J B XH Q O Morchella J B XH Q H w w T q Morchella J O Morchella H J B 杜习慧 赵琪 杨祝良 羊肚菌的多样性 演化历史及 栽培研究进展 J 菌物学报 支彩艳 乔俊 赵建国 等 羊肚菌人工栽培技术研究 进展 J 北方园艺 刘伟 蔡英丽 张亚 等 我国羊肚菌人工栽培快速发展 的关键技术解析 J 食药用菌 刘奇正 董彩虹 羊肚菌菌核的形成研究进展及其在栽培 中应用的探讨 J 食用菌学报 张建军 贾乐 李广贤 等 羊肚菌生物学特性及生物 活性研究进展 J O 山东农业科学 k k k 唐杰 王勇 周洁 等 羊肚菌产业发展关键问题研究进 展 J O 菌物研究 BH H Morchella J B XH Morchella J B w 赵瑞 刘绍雄 马超 我国羊肚菌产业发展现状及市场 分析 J 中国食用菌 陈影 彭卫红 甘炳成 等 羊肚菌新品种 川羊肚菌 号 J 园艺学报 J H H XQ Morchella conica J B O k Morchel la conica J J 刘伟 蔡英丽 马晓 等 羊肚菌生产菌株栽培适宜性 评价系统 J 轻工学报 k k k T 刘伟 何培新 蔡英丽 等 羊肚菌衰老特性的测定分 析 J 食药用菌 张杰雄 羊肚菌发育衰老机制研究 西安 西北工业大 学 w B k H 谭方河 阐释我国羊肚菌外营养袋栽培技术的发展历程 J 食药用菌 何俊 李树红 苏鸿雁 外源营养及添加方式对羊肚菌栽 培的影响 J 大理大学学报 苗人云 刘天海 罗建华 羊肚菌营养袋制作原料的 化学成分分析及配方优化 J 食药用菌 任梓铭 王月 于延申 等 营养袋相关因素对羊肚菌生 长的影响试验 J 南方农业 唐明先 陈杭 赵航轲 等 外源营养袋重量变化对羊 肚菌产量的影响 J 现代农业科技 Ow J Ow w k J Morchella Ow w k J Morchella Ow w k J Mor chella T Morchella esculenta J x 李涛 刘文亮 张广 等 羊肚菌栽培外源营养袋的研 究进展 J 中国农学通报 T H x k Morchella im portuna q J 汪晓沙 杨树林不同遮阳网处理下羊肚菌栽培比较试验 J 上海农业科技 朱斗锡 今年羊肚菌出菇后 大面积死亡原因分析 B O www w 于冬梅 尤文忠 张悦 等 羊肚菌人工栽培研究进展 J 辽宁林业科技 罗凯 朱瑞文 涂俊铭 南方冷棚羊肚菌栽培技术 J 中 国食用菌 乔俊 王焮兴 马琳 等 中国北方地区羊肚菌暖棚人 工栽培实践 J 中国食用菌 刘月苹 北方日光温室羊肚菌生产存在问题与应对措施 J 西北园艺 中国科学院昆明植物研究所 羊肚菌初步实现工厂化栽培 B O www w w 本文编辑 刘韵然 著作权转让声明 全体著作权人 全体著作权人同意 论文发表在 中国食用菌 0 年第3期上 自论文发表之日起 该文的复制权 发行权 信息网络传播权 汇编权在全世界范围内免费转让给 中国食用菌 编辑部 论文的著作权人保证 论文是著作权人独立取得的原创性研究成果 论文内容不涉及国家机密 未曾以任何形式 用任何文种在国内外公开发表过 论文的内容不侵犯他人著作权和其他权利 否则著作权人将承担由于论文内容侵权而产生的全部责 任 并赔偿由此给 中国食用菌 编辑部造成的全部损失 并承诺 以后不将以任何形式在其他任何地方发表该论文 此声明对全体著作权人均有约束力 著作权人保证其本人具有代表其他著作权人做出各项承诺之权利 注 不同意上述转让声明的著作权人 在收到论文刊用通知 日内书面回复 中国食用菌 编辑部 乔 婷等 羊肚菌分类鉴定方法及人工栽培技术研究进展